2020年最新Java核心知识点整理.pdf

在开始详细地介绍知识点之前，我们首先要明确本文件的标题和描述。标题为《2020年最新Java核心知识点整理》，描述为对Java基础到进阶的全部学习资料进行整理，这些内容旨在提供给Java学习者，帮助他们系统性地掌握Java编程。文件还特别提到了JVM（Java虚拟机）以及GC（垃圾回收）等核心知识点，这些都是深入理解和开发Java应用的关键部分。 针对文件内容的【部分内容】摘录，以下是知识点的详细阐述： ### JVM内存区域 JVM是Java程序能够跨平台运行的关键技术，它负责运行Java字节码。JVM内存区域主要分为以下几个部分： - **程序计数器**：作为线程私有的一小块内存区域，它记录了当前线程所执行的字节码的行号指示器，用于线程切换后能恢复到正确的执行位置。 - **虚拟机栈**：同样为线程私有，存储了局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。当线程执行一个方法时，会创建一个栈帧用于存储这些信息，方法执行完毕，栈帧随之弹出栈。 - **本地方法区**：为虚拟机使用到的Native方法服务。 - **堆**：是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，是线程共享的区域，几乎所有的对象实例和数组都在这里分配内存。Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可。 - **方法区**（或称为永久代）：线程共享区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。Java 8中，方法区的实现被划分为元空间（Metaspace）。 ### JVM运行时内存 JVM运行时内存指的是在JVM运行过程中，内存中的各种区域的动态变化和管理。其中，堆内存又细分为新生代、老年代和永久代（或元空间）。 - **新生代**：新对象在新生代Eden区中分配内存，当Eden区满时，会触发minor GC，这时存活对象会移动到survivor区（ServivorFrom和ServivorTo）中。minor GC过程包括复制、清空和互换。 - **老年代**：用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象，当空间不足时，会触发full GC。 - **永久代**：在Java 8之前的版本中用于存放类信息、常量等，由于GC回收的限制，这部分内存已从堆中移除，转移到了元空间。 ### 垃圾回收与算法 垃圾回收是JVM管理内存的机制之一，目的是识别并清除不再使用的对象，释放内存空间。 - **如何确定垃圾**：主要有引用计数法和可达性分析两种方式。引用计数法通过统计对象被引用的数量来判断，而可达性分析则通过一系列被称为GC Roots的对象作为起点，向下搜索，如果对象到GC Roots不可达，则认为是垃圾。 - **垃圾回收算法**：包括标记清除、复制算法、标记整理、分代收集算法等。其中，分代收集算法基于对象存活周期的不同将内存划分为几块，并针对不同代使用不同的回收算法。 ### Java引用类型 Java语言提供了四种引用类型：强引用、软引用、弱引用和虚引用。 - **强引用**：最常见的引用，只要还有强引用指向一个对象，垃圾回收器就不会回收该对象。 - **软引用**：如果一个对象只具有软引用，则内存足够时不会被回收，如果内存不足时会被回收。 - **弱引用**：相比软引用更弱，当垃圾回收器工作时，无论内存是否充足，都会回收只具有弱引用的对象。 - **虚引用**：最弱的一种引用，无法通过虚引用来获得对象实例。虚引用主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态。 ### GC收集器 GC收集器的种类和性能对于应用程序的性能有很大的影响。 - **Serial收集器**：单线程收集器，进行垃圾回收时会暂停其他所有线程。 - **ParNew收集器**：Serial的多线程版本，用于新生代，工作原理和Serial类似。 - **Parallel Scavenge收集器**：以达到一个可控制的吞吐量为目标的多线程收集器。 - **SerialOld收集器**： Serial收集器的老年代版本。 - **ParallelOld收集器**： Parallel Scavenge收集器的老年代版本。 - **CMS收集器**：以获取最短回收停顿时间为目标的多线程收集器。 - **G1收集器**：一个面向服务端应用的垃圾收集器，将堆内存分割成多个大小相等的独立区域。 ### Java IO/NIO Java的IO和NIO是处理输入/输出流的基础。IO主要是阻塞式的，而NIO提供了非阻塞式和基于选择器的IO。 - **阻塞IO模型**：直到数据准备好时才执行，否则线程挂起。 - **非阻塞IO模型**：线程不断轮询以检查数据是否准备好。 - **多路复用IO模型**：单个线程可以监视多个文件描述符。 - **信号驱动IO模型**：通过信号，告知某个操作完成。 - **异步IO模型**：读写操作不会阻塞调用者，而是由操作系统完成后回调通知。 ### JVM类加载机制 JVM类加载机制定义了Java类的加载过程。类加载器负责读取Java字节码并将其实例化为Java类对象。 - **加载**：通过类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。 - **验证**：确保被加载类的正确性。 - **准备**：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。 - **解析**：把类中的符号引用转换为直接引用。 - **初始化**：对类变量进行初始化，即执行静态代码块。 ### Java集合 Java集合框架是Java编程语言中处理数据集合的API。它提供了一套性能优化过的数据结构的实现，主要包括List、Set、Map等接口和具体的实现类。 - **List**：有序、可重复的元素集合，包括ArrayList、Vector、LinkedList等。 - **Set**：不允许有重复元素的集合，包括HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等。 - **Map**：键值对的集合，HashMap、TreeMap、ConcurrentHashMap等提供了不同的实现方式。 在Java集合框架中，不同的实现类针对不同的使用场景和性能要求提供不同的特性。比如ArrayList基于动态数组实现，适合快速访问；LinkedList基于链表实现，适合频繁插入删除。ConcurrentHashMap是线程安全的，适合多线程环境下访问。 以上详细地介绍了Java的核心知识点，从内存管理、垃圾回收到类加载机制，再到集合框架和IO/NIO模型，每一点都是Java开发者必须熟悉和掌握的基础。通过学习这些知识点，Java开发者可以更好地编写高效、稳定的Java应用程序。